毕业设计 用三维运动仿真分析齿轮泵
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毕业设计用三维运动仿真分析齿轮泵摘要:本文以齿轮泵为研究对象,利用三维运动仿真技术对其进行分析。
首先,介绍了齿轮泵的基本原理和工作特点。
然后,运用SolidWorks软件建立了齿轮泵的三维模型,并对其进行了运动仿真分析,探究了不同工况下齿轮泵的运动规律。
通过对仿真结果的分析,得出了齿轮泵的流量特性、压力特性以及效率特性。
最后,通过与实验数据的对比,验证了仿真结果的准确性。
从而,为齿轮泵的设计和优化提供了指导。
关键词:齿轮泵;三维运动仿真;流量特性;压力特性;效率特性1.引言齿轮泵是一种常见的液压传动元件,广泛应用于工程机械、航空等领域。
其工作原理是通过齿轮之间的啮合运动来吸入和排出液体,起到压力传递和流量控制的作用。
齿轮泵的性能直接影响了整个液压系统的工作效率和精度。
2.齿轮泵的三维模型建立基于SolidWorks软件,建立了齿轮泵的三维模型。
在建模过程中,考虑了齿轮的几何形状、材料特性以及轴承等。
通过调整齿轮的参数,使其与实际情况尽量接近。
3.齿轮泵的三维运动仿真分析在建立了齿轮泵的三维模型后,进行了运动仿真分析。
通过设定不同的工况,模拟了齿轮泵在不同工况下的运动特点。
仿真结果显示了齿轮泵的轴向位移、流量、压力等参数随时间的变化规律。
4.齿轮泵的流量特性分析通过分析不同工况下的流量仿真结果,得出了齿轮泵的流量特性曲线。
该曲线描述了齿轮泵的流量随压力的变化规律。
通过比较不同工况下的流量特性曲线,可以评估齿轮泵的性能。
5.齿轮泵的压力特性分析通过分析不同工况下的压力仿真结果,得出了齿轮泵的压力特性曲线。
该曲线描述了齿轮泵的压力随流量的变化规律。
通过比较不同工况下的压力特性曲线,可以评估齿轮泵的性能。
6.齿轮泵的效率特性分析通过分析不同工况下的功率输入和输出,计算出了齿轮泵的效率。
通过比较不同工况下的效率,可以评估齿轮泵的能量传递效率。
7.结果与讨论将仿真结果与实验数据进行对比,验证了仿真的准确性。
齿轮泵的研究与三维造型设计第一章概述上至翱翔蓝天的飞机和直冲云霄的人造卫星、宇宙飞船下到地下的钻井、矿藏的开采;从地上奔驰的火车、坦克,到海上航行的舰船和海底的潜艇;从茫茫田野作物的灌溉, 到城市生活和生产中的给排水,乃至科学实验,凡是要让液体(甚至固体)流动的地方, 就有泵在工作。
目前,我国制造的水泵最大直径6米,足可吞进一条大船,每小时的工作量可达35万立方米, 大有使河水倒流之势。
而最小微型泵的流量还不如常用注射剂, 每小时只有几十毫升以下, 真是大得汹涌澎湃, 小似一点一滴。
其工作压可以从常压一直升高到l000个大气压以上, 随着离心泵的设计和生产技术日益完善, 扬程直接迭选3000米以上的高度易如举手之劳, 输送液体的温度变化范围更大, 可输低到200℃以下的液态氧、氢等低温液体,亦可输高达800℃以上的液态金属和液体, 泵输进液体介质种类很多, 再把泵仅作抽水的工具来理解,显然已很不全面。
当今的泵既可以输送常温清水, 也可以输送油液、酸碱液、乳化液和易燃易爆有毒的液体, 并已发展到输送带有直径可以大至几百毫米的煤、矿石、鱼、甜菜等固体颗粒的渣体,不产生堵塞,不破坏其本来形状。
尽而泵被列为通用机械, 它是发展现代化工业、农业、国防技术必不可少的机器之一。
1.1 泵的发展历史泵是输送液体或使液体增压的机械。
它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体, 使液体能量增加。
泵主要用来输送的液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等, 也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。
水的提升对于人类生活和生产都十分重要。
古代就已有各种提水器具, 例如埃及的链泵(公元前17世纪), 中国的桔槔(公元前17世纪)、辘轳(公元前11世纪)和水车(公元1世纪)。
比较著名的还有公元前三世纪, 阿基米德发明的螺旋杆, 可以平稳连续地将水提至几米高处, 其原理仍为现代螺杆泵所利用。
公元前200年左右, 古希腊工匠克特西比乌斯发明的灭火泵是一种最原始的活塞泵, 已具备典型活塞泵的主要元件, 但活塞泵只是在出现了蒸汽机之后才得到迅速发展。
毕业设计任务书1.设计的主要任务及目标根据齿轮泵的工作原理,并对现有齿轮泵的安全装置进行改良设计以解决齿轮油泵困油现象,增加油泵的安全性。
利用三维软件对齿轮油泵的各零件建模,并装配实现运动仿真动画。
2.设计的基本要求和内容分析课题要求,查阅相关知识方面的论文,拟定开题报告;查找设计题目相关的资料;对设计中的主要参数进行计算;审核分析计算结泵;对修正后的模型进行三维建模及运动仿真并绘制齿轮油泵装配图一张 A1幅面,绘制组成各部件的零件图,编写设计说明书一份(约40页 18000字左右)3.主要参考文献[1] 《液压传动与气压传动》[2] 《机械制造基础》[3] 《机械设计手册》[4] 其他网络检索到的相关资料4.进度安排设计(论文)各阶段名称起止日期1 分析课题要求,拟定开题报告2013.12.1-2013.12.312 查找设计题目相关的资料2014.1.1-2014.3.103 对设计中的主要参数进行计算2014.3.10-2014.4.104 对齿轮油泵的主要部件进行三维建模2014.4.10-2014.5.15 对齿轮油泵进行装配及运动仿真2014.5.1-2014.6.1齿轮油泵安全装置设计及运动仿真摘要:齿轮油泵是应用最广泛的容积式液压油泵,具有体积小、重量轻、制造容易、工作可靠、价格低廉、对油液不敏感、自吸能力强、维护方便等优点。
但其困油现象引发压力造成振动和噪声的问题比较严重,因而不宜用在要求平稳的固定设备上。
因此通过改变卸荷槽的设计,来解决困油现象,对降低噪声、减少液压泵端面泄漏、提高容积效率和工作压力及延长使用寿命具有重要的意义。
本文对外啮合齿轮泵理论研究及困油原理进行详细介绍,对困油容积的变化规律进行理论分析,从而为齿轮泵的理论计算及设计提供理论依据,并且为齿轮泵卸荷槽的改进设计奠定基础。
最后基于实体建模软件Pro/E对齿轮泵进行三维实体建模。
此项改进措施对降低液压泵的维护、维修费用,提高产品质量和系统运行精度以及使用寿命具有重要意义。
XX学院毕业设计题目基于Solidworks的齿轮泵仿真系别专业班级姓名学号指导教师日期设计任务书设计题目:基于Solidworks的齿轮泵仿真设计要求:1.对齿轮泵的工作参数(流量、效率、转速)、几何参数(齿数、模数、齿宽)、主要部件参数(分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径等)进行设计和确定。
2.运用solidworks对齿轮泵的各个零部件(泵盖、泵体、齿轮轴、紧固件等)进行建模,熟练掌握solidworks的建模方法。
3.运用solidworks对齿轮泵进行装配,掌握solidworks的装配方法。
4.对装配体进行干涉检查,对其进行运动分析。
设计进度要求:第一周到第四周下达任务书,查阅、收集相关资料。
第五周到第七周,进行齿轮泵的工作参数,几何参数等进行设计和确定。
第八到十周,用solidworks进行齿轮泵的零件建模及装配体建模。
第十周到十二周,撰写论文,对论文进行排版修改。
指导教师(签名):摘要SolidWorks是一款功能强大的三维设计软件,具有强大的参数化建模功能。
在SolidWorks的标准菜单中包含了各种用于创建零件特征和基准特征的命令。
通过运用这些特征造型技术可以很方便的设计出需要的实体特征。
应用SolidWorks软件,可以建立出齿轮泵各个零部件的三维模型,进行装配后建立齿轮泵虚拟样机。
参数化造型设计是SolidWorks软件核心功能之一,包括曲面和实体造型以及基于特征的造型等。
它提供尺寸驱动的几何变量,用交互式方法检查模型变化的结果,其模型可智能化。
参数化造型虚拟技术通过记录几何体间的所有依存关系,自动捕捉设计者的意图。
此设计中主要利用三维设计软件SolidWorks,建立了齿轮泵的虚拟样机模型,并在此基础上利用SolidWorks软件对齿轮泵进行运动仿真、基体受力分析等。
建立运动机构模型,进行机构的干涉分析,跟踪零件的运动轨迹,分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等,并用动画、图形、表格等多种形式输出结果,其分析结果可指导修改零件的结构设计或调整零件的材料。
前言CAD/CAM发展的历史至今已有30余年,从1965年Lockheed飞机公司研制CAD/CAM系统开始,CAD/CAM技术得到了迅猛地发展。
随着计算机及信息技术的迅速发展和日趋完善,CAD/CAM技术在机械、电子、航空、航天以及建筑等部门得到了广泛的应用。
CAD/CAM技术使产品的设计制造和组织生产的传统模式产生了深刻的变革,成为产品更新换代的关键技术,被人们称为产业革命的发动机。
在工业发达国家,CAD/CAM己经形成了一个推动各行业技术进步的、具有相当规模的新兴产业部门。
因此,CAD/CAM技术作为反映一个国家工业水平的标志。
目前流行的CAD技术基础理论主要有Pro/E为代表的参数化造型理论和以I-DEAS为代表的变量化造型理论两大流派,它们都属于基于约束的实体造型技术。
而某些CAD/CAM系统宣称自己采用的是混合数据模型,实际上是由于它们受原系统内核的限制,在不愿意重写系统的前提下,只能将面模型与实体模型结合起来,各自发挥自己的优点。
实际上这种混合模型的CAD/CAM系统由于其数据表达的不一致性,其发展空间是受限制的。
因此,CAD/CAM技术发展到现在,目前在国际市场上最有影响的机械CAD/CAM软件有:Pro/E、I-DEAS、UGⅡ、Auto CAD。
这四大软件约占全世界CAD软件市场的60%以上。
PRO/ENGINEER是美国PTC公司开发的软件,该软件能够完整地展现某一产品从设计、加工到生产样品的全部工作流程,让所有的拥护同时进行同一产品的设计制造工作.因此,自1988年问世以来,即引起CAD(计算机辅助设计)/CAE(计算机辅助教育)/CAM(计算机辅助制造)界的极大震动.它提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关及工程数据再利用等全新设计理念彻底改变了传统的MDA(Mechanical Design Automation,机械设计自动化)设计观念,并迅速被广大用户所接受,这种全新的理念已成为当今世界MDA领域的新标准。
**大学毕业设计(论文)题目:基于SolidWorks齿轮泵建模与装配指导教师: ****** 职称:教授学生姓名:****** 学号:*********** 专业:********************************* 院(系):********完成时间:2013年5月10号2013 年5 月10 日摘要 (II)Abstract (III)1前言 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计目的和意义 (1)1.3国内外现状 (1)2设计需求与分析 (2)2.1软件Solidworks的介绍 (2)2.2齿轮泵的分类及应用 (2)2.3齿轮泵的工作原理 (2)3零部件的设计 (4)3.1基座设计 (4)3.2前盖设计 (6)3.3后盖设计 (7)3.4垫片设计 (10)3.5螺栓设计 (11)3.6传动轴设计 (13)3.7支撑轴设计 (14)3.8压紧螺母设计 (15)3.9圆柱齿轮设计 (17)3.10圆锥齿轮设计 (19)4装配体的设计 (23)4.1传动轴装配 (23)4.2支撑轴装配 (25)4.3总装配 (25)4.4制作爆炸图及仿真动画 (30)5小结 (31)致谢 (32)参考文献 (33)齿轮泵是通过一对参数和结构相同的渐开线齿轮的相互滚动啮合,将基体内的低压液体升至能做功的高压油的重要部件。
是把发动机的机械能转换成液压能的动力装置。
本文在调研的基础上,对齿轮泵的三维模型进行的设计与分析。
旨在让大家更加了解与认识齿轮泵。
论文首先提出了齿轮泵的背景和意义以及国内外发展现状和最新科技,陈述了设计需求,针对本专业——计算机辅助设计做出了介绍。
然后在三维设计软件solidworks的基础上进行零部件的设计,生成各个零部件的三维模型以及工程图纸,使人对其在三维和二维上都有一定的认识。
最后对各个零部件进行装配和仿真分析,使人了解其工作原理。
关键词:CAD/CAM 设计装配仿真AbstractGear pump/wheel pump is an important component, which can translate low pressure liquid in machine to high pressure oil which can be able to work, through mutual scroll meshing of a pair of involute gear which have same parameter and structure. It is a pzowerplant, translating mechanical energy of engine to hydraulic energy. On the basis of survey, this article will design and analyse 3d model of gear pump in order to let people learning and understanding more about gear pump.Firstly, the article propose the backgroud and significance of gear pump,develop situation at home and abroad and its latest technology, stated the design requirement and necessary, make introduction against computer aided design major. Then proceed the design of components and parts on the basis of the 3d design software-solidworks, creating 3d model of every parts and engineering drawing, make people have certain understanding on 3d model and 2d model. At last,come to assembly and simulated analysis of every parts, make people understand its working principle.Keywords: CAD/CAM design assembly simulation.1 前言1.1设计背景随着科技的进步,国内发展状况日新月异,工业、农业、商业以及其它各个行业都在迅猛的前进。
基于SolidWorks的齿轮油泵的三维建模和运动仿真本文以齿轮油泵为例,利用SolidWorks软件进行零件三维建模和运动仿真,重点介绍齿轮的建模及装配方法,为同类产品的虚拟设计提供有效参考,并为在校学生深入学习solidworks软件提供必要帮助。
标签:solidworks软件;齿轮建模;虚拟装配;运动仿真随着现代科学技术的发展,三维CAD 技术得到普及。
SolidWorks 作为主流机械设计软件,功能强大简便易学。
本文通过solidworks软件对齿轮油泵各组成零部件的实体造型、虚拟装配、拆装动画、运动仿真的描述,真实地展示了齿轮油泵的实际装配和工作过程,及时发现设计中存在的问题,从而降低成本,提高设计效率,缩短设计时间。
本文中所有实例均采用solidworks2012版完成。
1 齿轮油泵三维实体建模齿轮油泵是各种机械润滑和液压系统的输油装置。
是机械设计中基本部件。
由泵体、泵盖、主动轴、主动齿轮、从动轴、从动齿轮、垫片、紧盖螺钉、填料、压盖、压盖螺母、定位销等十几个零件组成。
要实现齿轮油泵虚拟装配和运动仿真,首先要对组成零件进行实体造型。
在齿轮油泵的组成零件中,螺钉、螺母、垫片和定位销等为标准件,可从SolidWorks 标准件库存中直接调用;泵体、泵盖为铸造箱体类零件,齿轮轴为典型的回转体零件,这些都是机械零件中的典型结构,建模过程不再赘述。
对初学者或对SolidWorks软件不太熟悉的设计师来说,齿轮建模比较困难,下面介绍几种方便实用的建模方法。
1.1 方法1——利用GearTrax中文版齿轮插件GearTrax是一个SolidWorks常用插件,为机械工程师提供了一种简单方便用于精确齿轮及齿轮副的自动设计工具,可设计的圆柱齿轮、圆锥齿轮、齿形带轮、蜗轮蜗杆、花键、带轮等,方便快捷,且模型精确程度较高。
在GearTrax操作界面中按齿轮参数要求输入齿轮模数,齿数、齿面厚度、斜齿轮需输入螺旋角及左右旋向,点击完成按钮,使用时最好提前打开solidworks 软件并设置使用英文菜单,齿轮轮齿将在SolidWorks软件中自动完成,再自行建造齿轮轮毂、轮辐、键槽或销孔等结构即可完成齿轮建模。
基于PROE的齿轮油泵三维建模设计齿轮油泵是一种常用的润滑设备,用于抽送润滑油或润滑脂到机器和设备的运转部件,以减少摩擦和磨损。
在设计齿轮油泵时,使用专业的计算机辅助设计软件,如PROE(PTC Creo),可以更好地进行三维建模和设计。
首先,需要了解齿轮油泵的工作原理和组成结构。
齿轮油泵由齿轮、泵体、进出口管路、密封件和驱动装置等组成。
齿轮通过旋转运动,不断吸入润滑油并将其压力送至需要润滑的部位,完成润滑作用。
在PROE中进行齿轮油泵的三维建模设计主要包括以下步骤:1.新建零件:在PROE中新建一个零件文件,设定物体的材料、尺寸和单位制等基本参数,并设定零件的坐标系。
2.绘制齿轮:根据齿轮的参数和设计要求,在零件文件中利用PROE提供的绘图工具绘制齿轮的轮廓。
可以根据需要选择绘制直齿轮、斜齿轮或螺旋齿轮等不同类型的齿轮。
3.绘制泵体:利用PROE的绘图工具,在零件文件中绘制泵体的外形。
泵体通常是由多个零件组成,可以使用PROE提供的装配功能将这些零件组装在一起。
4.设计进出口管路:在泵体上设定进出口口径和位置,并绘制相应的管路。
可以通过旋转、平移和拉伸等操作调整管路的尺寸和形状,以确保润滑油能够流畅地进入和流出泵体。
5.设计密封件:根据设计要求,绘制并安装泵体与轴之间的密封件。
可以选择不同种类的密封件,如齿轮油封、轴承和垫圈等。
6.设计驱动装置:根据齿轮油泵的实际应用需求,设计合适的驱动装置,如电动机、齿轮传动和液压传动等。
在设计驱动装置时,还需要考虑驱动装置与齿轮油泵之间的连接方式和传动效率等因素。
7.添加细节:在设计完成基本结构后,可以根据实际需要添加更多细节和功能,如油液过滤器、压力传感器和温度控制器等。
8.检查和优化:完成齿轮油泵的三维建模后,可以使用PROE提供的分析工具对模型进行检查和优化。
通过分析工具,可以检查模型是否符合设计要求,并优化设计,提高齿轮油泵的性能和可靠性。
以上是基于PROE的齿轮油泵三维建模设计的大致步骤,通过使用PROE进行建模设计,可以更准确、高效地完成齿轮油泵的设计工作。
毕业设计(论文)开题报告题目:齿轮油泵及泵体仿真分析与应用系:机械电子工程专业:机械电子学生姓名:学号:指导教师:2010年 3 月25 日开题报告填写要求1.开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见。
3.“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于10篇(不包括辞典、手册),其中至少应包括1篇外文资料;对于重要的参考文献应附原件复印件,作为附件装订在开题报告的最后。
4.统一用A4纸,并装订单独成册,随《毕业设计(论文)说明书》等资料装入文件袋中。
毕业设计(论文)开题报告1.文献综述:结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2500字以上的文献综述,文后应列出所查阅的文献资料。
文献综述0前言齿轮泵是一种常用的液压泵,以其结构简单,制造方便,成本低,体积小,重量轻,自吸性能强等特点,被广泛用于采矿、冶金、建筑、航空、航海、农林等机械的中、高压液压系统中]1[。
随着经济和技术的发展,人们不断地追求高质量的油泵,这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能,需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场和渗流等技术参数进行分析计算。
这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式,这些问题的解析计算往往是不现实的。
近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径]2[。
1有限元法(1)基本概念有限元法是将弹性连续体离散成为有限个单元的一种近似数值解法。
目录1 引言 (1)2 齿轮泵的设计 (2)2.1 齿轮泵概述 (2)2.2齿轮泵设计要求 (2)2.2.1 齿轮泵工作参数要求 (2)2.2.2 齿轮几何参数的要求 (3)2.3 齿轮泵主要部件参数的确定 (5)2.4 Solidworks建模 (6)2.4.1 齿轮建模 (6)2.4.2 箱体建模 (7)2.4.3 Solidworks建模基本原则 (8)2.4.4 装配体初步建模与后盖建模 (8)2.4.5 轴、短轴的建模及后盖和箱体模型的编辑 (9)2.4.6 键的建模及轴及箱体模型的编辑 (10)2.4.7 连接件的选择和螺纹生成 (11)2.4.8 密封件的选择.........................................................错误!未定义书签。
3 齿轮的校核 (17)4 齿轮泵的闭死容积和卸荷槽 (21)4.1 闭死容积 (21)4.2 卸荷槽 (21)5 结束语 (23)6 致谢 (23)7 参考文献 (23)1 引言随着信息技术在各领域的迅速渗透,CAD/CAM/CAE技术已经得到了广泛的应用,从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式,对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新技术、促进经济增长都具有十分重要的作用。
Solidworks是一套基于Windows的CAD/CAM/CAE桌面集成系统,是由美国Solidworks公司在总结和继承了大型机械CAD软件的基础上,在Windows 环境下实现的第一个机械三维CAD软件,于1995年11月研制成功。
Solidworks 市场份额增长最快、技术发展最快、市场前景最好、性能价格比最优的软件。
随着Solidworks版本的不断提高、性能不断提高,Solidworks已经能满足一般企业的一般需求了。
动画演示形象、直观,能表达文字或者叙述不易讲解清楚的复杂产品的内部结构,模拟产品的工作情况,达到与非专业人士交流设计思想的目的。
建立运动机构模型,进行机构的干涉分析,跟踪零件的运动轨迹,分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等,并用动画、图形、表格等多种形式输出结果,其分析结果可指导修改零件的结构设计或调整零件的材料。
设计的更改可以反映到装配模型中,再重新进行分析,一旦确定优化方案,设计更改就可直接反映到装配模型中。
此外还可以将零部件在复杂运动情况下的复杂载荷情况直接输出到主流有限元分析软件中以作出正确的强度和结构分析[5]。
12 2 齿轮泵的设计2.1 齿轮泵概述齿轮泵是靠相互啮合旋转的一对齿轮输送液体,分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。
泵工作腔由泵体、泵盖及齿轮的各齿槽构成。
由齿的啮合线将泵吸入腔和排出腔分开。
随着齿轮的转动,齿间的液体被带至排出腔,液体受压排出。
齿轮泵适用于输送不含固体颗粒的液体,可作润滑油泵、重油泵、液压泵和输液泵。
所输送液体的粘度范围为s mm /10126-,齿轮泵结构简单,维修方便[8] 2.2齿轮泵设计要求 2.2.1 齿轮泵工作参数要求 (1)流量外啮合齿轮泵在没有泄露损失的情况下,每一转所排出的液体体积叫做泵的理论排量,以q t 表示。
外啮合齿轮泵,一般两齿轮的齿数相同,所以()r ml b t a D b q ba t /10tan 31312322222-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛---=βπ (1) 式中: b ——齿宽D a ——齿顶圆直径 a ——齿轮中心距 t a ——基圆节距β——基圆柱面上的螺旋角不修正的标准直齿圆柱齿轮的齿轮泵的理论排量:()r ml z bm q t /10cos 121123222-⨯⎪⎭⎫⎝⎛-+=αππ (2)式中:m ——齿轮模数 z ——齿轮齿数 а——齿轮压力角 理论流量:()m in /103l n q Q T T -⨯= (3)式中n ——泵转速,单位 (r/min ) 实际流量:()m in /l Q Q v T η= (4)3式中v η——泵的容积效率,一般取0.750.9,小流量泵取小值。
(2)转速齿轮泵的转速不宜过高,由于离心力的作用,转速高液体不能充满整个齿间,以至流量减小并引起气蚀,增大噪声和磨损,对高粘性液体的输送影响更大,转速可按表1选取。
(3)效率av P PQ=η (5) 表1 流体粘度与齿顶圆线速度式中:P ——泵进出口压力差a mPQ ——流量()s l /a P ——轴功率()kw齿轮泵的能量损失主要是机械损失和容积损失,水力损失很小,可忽略不计。
容积损失主要式通过齿轮端面与侧板之间的轴向间隙,齿顶与泵体内孔之间的径向间隙和齿侧接触线的泄露损失,其中轴向间隙泄露约占总泄露量的75%―80%。
机械效率9.08.0-=m η,大流量泵m η低。
2.2.2 齿轮几何参数的要求(1) 齿数z 、模数m 和齿宽齿数多,泵的外形尺寸大,但压力和流量脉动小。
中低压齿轮泵对压力和流量脉动要求较严,通常取z=1225,高压泵为减小外形尺寸,一般取z=614,对流量脉动要求不高的粘性液体输送泵可取z=68。
中低压齿轮模数按表2选取。
对工作压力大于10mP a 的高压泵,应考虑齿轮强度,需适当增大模数。
齿宽按表3确定。
表2 流量与模数(4) 齿轮修正齿轮泵采用压力角 20α标准渐开线齿轮,齿数少于17时均有根切现象产=生,使齿轮强度减弱,工作情况变坏,须作齿轮修正,修正方法与通常的齿轮修正方法略有不同,两齿轮的刀具移距取正值(即离开中心),修正后节圆处的齿侧间隙为0.08m,刀具切入齿轮的深度即齿高h=2.3m(ξ0.5)m,修正齿轮的主要数据见表4。
表3 工作压力与齿宽表4 齿轮修正几何参数453arccos+=z inv c ν 2.3 齿轮泵主要部件参数的确定本设计将设计一个直齿圆柱中低压齿轮泵由以上要求,综合考虑现初步确定一对啮合的齿轮齿数z=20,模数m=2.5,齿宽定为b=20,电机转速2000r/min2500r/min ,工作压力P=10a mP 。
以上参数可能由于不符合(1)中要求。
现回代以验证:由公式(2),(3),(4):())/(915.15/10cos 121123222r ml r ml z bm q t =⨯⎪⎭⎫⎝⎛-+=-αππm in)/(8.39m in)/(83.31l l Q T -=m in)/(84.29m in)/(87.2375.0l l Q Q Q T T -=⨯==υη流量、排量和模数的关系符合表2的要求。
齿轮分度圆直径)(502520mm D =⨯=由表4可得:齿顶圆直径)(5.57)3(mm z m D a =+=故顶圆点的线速度)/(02.660/22max s m n D u a=⨯⨯=π 要想通过表1确定m ax u 是否符合要求,就要先确定液压油的型号。
在液压泵、液压控制阀、液压缸(液压马达)以及油管等连接起来的密封液压系统中,能量的传递是通过液压油在流动过程中压力、流量变化来实现的。
国内外的统计资料表明,液压系统的故障70%85%是由于液压油方面的原因引起的。
在液压系统中,液压油的主要作用是:作为对系统中的能量进行控制、转换和传递的工作介质。
此外,液压油还具有其他一些重要作用:润滑液压元件、减少机器的摩擦和磨损、防锈、传热、冲洗粉末等作用。
一般情况下,液压设备选用液压油时,应从工作压力、温度、工作环境液压系统及元件的结构和材质、经济性等方面综合考虑。
对于本设计中的液压油的选定:依据以上确定的工作参数,可以看出比较符合市场上的CBG1016液压泵,只不过CBG1016液压泵的工作压力为16mP,高于设计的工作压力,所以选择aCBG1016的液压油可以很好满足工作要求。
依据手册可以确定液压油的型号:2 ,适当减小黏度值可以大致符合表1HM46,推荐黏度20s/240mmsmm/对于齿顶圆最大线速度的要求。
齿宽的验证可以直接从表中看出符合要求。
2.4 Solidworks建模2.4.1 齿轮建模首先安装Toolboxbrowser插件。
从工具菜单插件中选择Toolboxbrowser选项,单击确定完成。
通过该插件可以方便的进行参数化设计,对于一些标准件或参数标准化的零件无需重复大量的工作。
下面用此插件进行齿轮的设计。
打开界面右侧的Toolboxbrowser,首先选择标准,在每个标准里面都有一系列标准件。
由于软件版本的实际限制,标准系列里面没有GB,现选择与GB相近,且通用性强的ISO标准。
打开此标准,选择传动零件里的齿轮传动,从列表里右键单击直尺圆柱齿轮,选择生成零件,弹出对话框,从此对话框里设定参数便可生成所设计的齿轮。
见图1和图2。
6图1 齿轮参数化设计界面图2 齿轮两次保存齿轮,并分别命名“齿轮_1”、“齿轮_2”。
2.4.2 箱体建模第二步是箱体的设计,参照齿轮的尺寸,并按照通常齿轮泵箱体的形状设计如下:草图如图所视,然后建立“拉伸”特征,这里用了选择拉伸的方法,选择一定的轮廓进行拉伸,并且在不同的轮廓处选择不同的拉伸高度。
这样可以用一个草图建立不同的拉伸特征组合起来。
在后面上绘制草图,并建立拉伸切除特征,深度尺寸为齿轮厚度。
如图3所示。
7图3 箱体2.4.3 Solidworks建模基本原则基于三维设计的Solidworks采用全相关技术,并在设计思路上支持自下而上和自上而下的方式。
传统的设计方法往往从零件开始设计,画零件图,然后按尺寸把零件图画入装配体图,若设计零件较多,则尺寸数据太多容易出错。
当零件在装配体中不合理时,需要返回更改,工作量很大,且容易有疏漏。
基于Solidworks的设计可以这样进行:首先大致确定装配体形状和其中的主要关键零件,初步设计出表现装配体形状的基体零件,比如箱体,基座等零件,然后初步设计出关键零件,如本设计中的齿轮。
运用Solidworks的虚拟装配功能把以上初步设计的零件装配起来。
然后在装配体中确定剩余零件的粗略尺寸和数量。
在新建的零件图中作出零件模型,导入装配体中,在装配体中编辑零件尺寸和特征,使各部分配合完善,然后通过干涉检查确认各尺寸的配合是否干涉。
以上操作均可视化,非常直观方便,省去了头脑中建模和图纸中表达这一间接过程,直观准确且不易出错。
2.4.4 装配体初步建模与后盖建模按照以上思路,新建一个装配体,命名为“齿轮泵装配体”,把箱体设为固定零件,然后把齿轮装入装配体。
在这之后设计出齿轮泵体的后盖,新建一个零件草图,命名为“后盖”,并保存。
建立一个较大的拉伸形成的矩形板并保存。
把后盖插入装配体中,并建立平行配合。
在装配体中编辑“后盖”草图,选定箱体相平行面上的轮廓,单击“转换实体引用”按钮即可在草图上绘制和箱体配合的轮廓相同的草图。